CN117856316A - 一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法及系统，当直流系统运行状态信号满足且实测直流电流与直流电流指令之差超过定值时，切换PI控制器的积分器上限值和PI控制器的上限值至预设定值，同时增加独立电流差值比例环节通道，输出与PI控制器的输出相加，作为触发角输出；当直流电流指令之差的绝对值小于复位定值，PI控制器的积分器和上限值延时由预设定值切换回最大触发角限制，独立电流差值比例环节通道延迟退出，退出后，触发角输出等于PI控制器输出；当直流系统运行状态信号或直流电流变化特性不满足条件时，电流控制器保持原有逻辑运行。本发明能够抑制整流侧交流过电压，提高了直流输电系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于高压直流输电控制保护技术领域，具体涉及一种抑制整流侧交流过电压的方法及系统。
背景技术
高压直流输电被广泛用于解决能源与用电负荷地理逆向分布的问题。目前，我国已建成数十条高压直流输电系统，将西部能源送往东部、中部等高用电负荷地区。高压直流输电使用基于晶闸管器件的电网换相换流器。运行时，换流器需要消耗大量的无功，并向系统注入谐波；其中，消耗的无功约为输送的直流有功功率的40％～60％。一般，高压直流工程在网侧配置数组交流滤波器组，用于补偿换流器消耗的无功，并滤除所产生的谐波。
当高压直流系统受端发生交流故障，直流电压和直流电流将出现剧烈的扰动变化，直流电流存在减小的暂态过程，甚至电流出现断流；直流电流减小或者断流，换流器消耗的无功大幅减小；交流滤波器提供的无功与换流器消耗的无功的平衡被打破，无功出现过剩；直流向交流系统注入无功的增加，进而引起交流母线升高。对于风电、光伏新能源集中送出场景，送端系统较弱，容易引发过电压问题。新能源电力电子设备对过电压耐受较弱，严重时可能造成风电、光伏大面积脱网。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法及系统。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，包括电流控制系统、抑制高压直流整流侧交流过电压系统和第一加法器，电流控制系统和抑制高压直流整流侧交流过电压系统接入第一加法器输出触发角；当抑制高压直流整流侧交流过电压的运行状态信号满足条件且实测直流电流与直流电流指令之差超过置位定值set1时，切换电流控制系统中PI控制器的积分器上限值和PI控制器上限值至预设定值，同时增加独立电流差值比例环节通道，输出与PI控制器输出相加作为触发角输出；当直流电流指令之差的绝对值小于复位定值set2，PI控制器的积分器上限值和PI控制器上限值延时由预设定值切换回最大触发角限制，独立电流差值比例环节通道延迟退出，退出后，触发角输出等于PI控制器输出；当直流系统运行状态信号或直流电流变化特性不满足条件时，电流控制器保持原有逻辑运行。
优选地，所述电流控制器系统包括第一减法器和PI控制器，直流电流和直流电流指令分别加入第一减法器的两个输入端，加法器的输出端接入PI控制器的输入端，PI控制器的输出端作为电流控制器系统的输出端。
优选地，所述抑制高压直流整流侧交流过电压系统包括功能使能模块，第一控制器、第二控制器和比例模块K；功能使能模块做为系统的输入端，分别接入第一控制器和第二控制器的第一输入端；第二加法器的输出端与比例模块K连接后接入第一控制器的第二输入端，第一控制器的第三输入端接低电平信号，预设定值接入第二控制器的第二输入端，触发角MAX接入第二控制器的第三输入端，第二控制器的输出值作为PI控制器的积分器上限，第一控制器的输出端与PI积分器的输出端分别接入第一加法器的输入端，第一加法器的输出端为整体电路的输出端。
优选地，所述功能使能模块包括置位信号比较器、复位信号比较器、RS触发器、延时变假器和与门，其中直流电流测量值减去直流电流指令值得到直流电流差Id_err和置位定值set1作为输入分别接入置位信号比较器的两个输入端，其中直流电流测量值减去直流电流指令值得到直流电流差Id_err的绝对值和置位定值set2作为输入分别接入复位信号比较器的两个输入端，置位信号比较器的输出端接入RS触发器的置位信号输入端，复位信号比较器的输出端接入RS触发器的复位信号输入端，RS触发器的输出端接入延时变假器的第一输入端，时间置位定值set_t接入延时变假器的第二输入端，延时变假器的输出端与直流系统运行状态信号分别接入与门的两个输入端，与门的输出端作为功能使能模块的输出端。
优选地，RS触发器输出信号由“真”变“假”具有延迟变位逻辑，延迟时间定值设为10ms～20ms。
优选地，set1设为0.2pu，set2设为0.02pu，set_t设为10ms。
优选地，直流电流测量值大于直流电流指令值，且差值大于置位定值，输出信号为真；直流电流差取绝对值小于复位定值，输出信号为真；置位定值set1大于复位定值set2。
优选地，所述PI控制器的积分器上限和PI控制器整体输出上限的预设定值小于最大触发角限制；预设定值设为60°～90°。
优选地，所述直流系统运行状态信号具体指将整流侧信号、运行信号、站间通讯状态信号、联合控制信号、无保护动作信号、无阀组投入信号和退出信号进行逻辑与生成的直流系统运行状态信号。
一种抑制高压直流整流侧交流过电压的系统，包括电流控制器模块和抑制高压直流整流侧交流过电压模块，其中电流控制器模块输出直流电流，抑制高压直流整流侧交流过电压模块以直流电流作为控制目标，调整电流控制器模块中积分环节输出以及PI控制器输出均有上限和下限，对控制触发角输出范围进行控制；通过控制电流控制器输出的触发角指令，将直流电流稳定在直流电流指令值。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明在受端交流系统出现扰动和直流电流发生变化的情况下，通过切换PI控制器的积分器上限值和PI控制器输出上限值以及增加比例环节通道，来预防因积分器饱和而引起的直流电流减小或者断流现象，减小或者避免扰动过程中的整流侧无功过剩，有利于抑制整流侧交流过电压水平。
附图说明
图1为本发明的抑制高压直流整流侧交流过电压方法逻辑示意图；其中，S1为本发明的抑制高压直流整流侧交流过电压方法逻辑框图；S2为现有的电流控制器逻辑框图；10为触发角2的选择器；11为触发角3的选择器；
图2为本发明的功能使能逻辑示意图；其中，20为置位信号比较器21为复位信号比较器；22为RS触发器；23为延时变假器。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
图1示出的抑制高压直流整流侧交流过电压方法逻辑示意图中，包含S1和S2两部分：
S1为本发明的抑制高压直流整流侧交流过电压方法逻辑框图；
S2为现有的电流控制器逻辑框图。
高压直流输电控制保护系统中，整流侧以直流电流作为控制目标，逻辑如图1中S2部分所示：直流电流减去直流电流指令得到电流差，电流差再经过PI控制器，得到触发角1；PI控制器包含比列环节和积分环节；积分环节输出以及PI控制器输出均有上限和下限设置，对控制触发角输出范围进行控制。控制系统通过控制电流控制器输出的触发角指令，来达到将直流电流稳定在直流电流指令值附近的目的。
实施例1：
请参照图1，本发明实施例1提供了一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，依据功能使能逻辑输出控制选择器10和选择器11的输出。
请参照图2，提供了功能使能逻辑图，直流系统运行状态信号与电气量逻辑信号一起作为输入条件；两者信号进行逻辑与。
直流系统运行状态信号，为整流侧信号、运行信号、站间通讯正常信号、联合控制信号、无保护动作信号(包括本站和对站)、无阀组投入/退出信号等信号进行逻辑与。通过多个状态信号相与，排除因运行操作和保护动作引起的直流电流变化。
直流电流变化特性信号逻辑判断步骤如下：
步骤1：直流电流测量值减去直流电流指令值得到直流电流差(Id_err)；
步骤2：直流电流差(Id_err)与置位定值set1做比较，比较符号20输出信号作为RS触发器22的置位输入；
步骤3：直流电流差(Id_err)取绝对值，与复位定值set2做比较，比较符号21输出信号作为RS触发器22的复位输入；
步骤4：RS触发器22复位优先，初始输出信号为假；置位输入和复位输入决定RS触发器22的信号输出；
步骤5：RS触发器22信号输出为延时变假符号23输出；延时变假符号23信号输出与直流系统运行状态信号相与，得到功能使能的信号输出；延时变假符号23的延时为set_t。
一般地，set1设为0.2pu，set2设为0.02pu，set_t设为10ms。
延时变假符号23功能逻辑为：输入信号为真，输出信号为真，输入信号为假，输出信号为假；当输入信号由假变为真，输出信号立刻变为真；当输入信号由真变为假，输出信号延时变假，延时时间为时间定值set_t。
假设Id_err>set1，则比较符号20输出信号为真。如果此时比较符号21输出信号为假，则RS触发器22输出信号变位真，延时变假符号23输出信号为真，与直流系统运行状态信号进行逻辑与。
假设Id_err的绝对值<set2，则比较符号21输出信号为真。不管此时比较符号20输出信号为真还是假；RS触发器22输出信号被复位为假，延时变假符号23输出信号延时set_t由真变位为假，输出信号与直流系统运行状态信号进行逻辑与。
请参照图1，电流差值乘上比例系数K，得到触发角2。
假设功能使能输出信号为真，选择器11选择预设定值作为PI控制器的积分器和PI控制器输出的上限；触发角选择器10选择输出触发角2，即触发角3＝触发角2；触发角1加上触发角3，得到最终触发角。
假设功能使能输出信号为假，选择器11选择AMAX控制器输出的触发角MAX作为PI控制器的积分器和PI控制器输出的上限；触发角选择器10选择输出零，触发角3等于零；触发角1加上触发角3，得到最终触发角。
本实施例中，比例系数K设为2，预设定值设为70。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。本申请实施例中的方案可以采用各种计算机语言实现，例如，面向对象的程序设计语言Java和直译式脚本语言JavaScript等。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，包括电流控制系统、抑制高压直流整流侧交流过电压系统和第一加法器，电流控制系统和抑制高压直流整流侧交流过电压系统接入第一加法器输出触发角；当抑制高压直流整流侧交流过电压的运行状态信号满足条件且实测直流电流与直流电流指令之差超过置位定值set1时，切换电流控制系统中PI控制器的积分器上限值和PI控制器上限值至预设定值，同时增加独立电流差值比例环节通道，输出与PI控制器输出相加作为触发角输出；当直流电流指令之差的绝对值小于复位定值set2，PI控制器的积分器上限值和PI控制器上限值延时由预设定值切换回最大触发角限制，独立电流差值比例环节通道延迟退出，退出后，触发角输出等于PI控制器输出；当直流系统运行状态信号或直流电流变化特性不满足条件时，电流控制器保持原有逻辑运行。
2.根据权利要求1所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，所述电流控制器系统包括第一减法器和PI控制器，直流电流和直流电流指令分别加入第一减法器的两个输入端，加法器的输出端接入PI控制器的输入端，PI控制器的输出端作为电流控制器系统的输出端。
3.根据权利要求2所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，所述抑制高压直流整流侧交流过电压系统包括功能使能模块，第一控制器、第二控制器和比例模块K；功能使能模块做为系统的输入端，分别接入第一控制器和第二控制器的第一输入端；第二加法器的输出端与比例模块K连接后接入第一控制器的第二输入端，第一控制器的第三输入端接低电平信号，预设定值接入第二控制器的第二输入端，触发角MAX接入第二控制器的第三输入端，第二控制器的输出值作为PI控制器的积分器上限，第一控制器的输出端与PI积分器的输出端分别接入第一加法器的输入端，第一加法器的输出端为整体电路的输出端。
4.根据权利要求3所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，所述功能使能模块包括置位信号比较器、复位信号比较器、RS触发器、延时变假器和与门，其中直流电流测量值减去直流电流指令值得到直流电流差Id_err和置位定值set1作为输入分别接入置位信号比较器的两个输入端，其中直流电流测量值减去直流电流指令值得到直流电流差Id_err的绝对值和置位定值set2作为输入分别接入复位信号比较器的两个输入端，置位信号比较器的输出端接入RS触发器的置位信号输入端，复位信号比较器的输出端接入RS触发器的复位信号输入端，RS触发器的输出端接入延时变假器的第一输入端，时间置位定值set_t接入延时变假器的第二输入端，延时变假器的输出端与直流系统运行状态信号分别接入与门的两个输入端，与门的输出端作为功能使能模块的输出端。
5.根据权利要求4所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，RS触发器输出信号由“真”变“假”具有延迟变位逻辑，延迟时间定值设为10ms～20ms。
6.根据权利要求1所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，set1设为0.2pu，set2设为0.02pu，set_t设为10ms。
7.根据权利要求1所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，直流电流测量值大于直流电流指令值，且差值大于置位定值，输出信号为真；直流电流差取绝对值小于复位定值，输出信号为真；置位定值set1大于复位定值set2。
8.根据权利要求1所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，所述PI控制器的积分器上限和PI控制器整体输出上限的预设定值小于最大触发角限制；预设定值设为60°～90°。
9.根据权利要求1所述一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法，其特征在于，所述直流系统运行状态信号具体指将整流侧信号、运行信号、站间通讯状态信号、联合控制信号、无保护动作信号、无阀组投入信号和退出信号进行逻辑与生成的直流系统运行状态信号。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述的一种抑制高压直流整流侧交流过电压的方法的系统，其特征在于，包括电流控制器模块和抑制高压直流整流侧交流过电压模块，其中电流控制器模块输出直流电流，抑制高压直流整流侧交流过电压模块以直流电流作为控制目标，调整电流控制器模块中积分环节输出以及PI控制器输出均有上限和下限，对控制触发角输出范围进行控制；通过控制电流控制器输出的触发角指令，将直流电流稳定在直流电流指令值。
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